Переменный ток. Передача энергии на расстояние. Трансформаторы и электрические машины переменного тока.

Явления:
Переменный электрический ток

Вынужденные электромагнитные колебания
Амплитудное значение силы тока
Действующие значения силы тока и напряжения
Понятия и величины:

Понятия и величины:
Вынужденные электромагнитные колебания
Амплитудное значение силы тока
Действующие значения силы тока и напряжения

Генератор переменного тока
Трансформатор
Передача и использование электроэнергии
Типы электростанций
Практическое применение:

Практическое применение:
Генератор переменного тока
Трансформатор
Передача и использование электроэнергии
Типы электростанций

действующие или эффективные значения силы тока и напряжения
Средняя мощность переменного тока
Формулы:

Коэффициент трансформации
При K > 0 трансформатор называется повышающим, при K < 0 – понижающим.

Схема высоковольтной линии передачи

Переменный ток. Передача энергии на расстояние. Трансформаторы и электрические машины переменного тока.
Физические процессы, происходящие в цепях переменного тока, представляют собой вынужденные колебания.
Важность цепей переменного тока объясняется тем, что большое число генераторов переменного тока, вырабатывающих синусоидальное напряжение, производят основную часть электроэнергии в мире.
Если электрический генератор создает синусоидальное напряжение
U = U0 sin ωt,
То по закону Ома в цепи, содержащей только проводник (резистор) с сопротивлением R,
I = I0 sin ωt,
Величина I0 = называется амплитудным значением силы тока.
Переменным током называется электрический ток, который изменяется с течением времени по гармоническому закону.
Машина, превращающая механическую энергию в энергию переменного тока с использованием явления электромагнитной индукции, называется генератором переменного тока.
Основные части генератора:
неподвижный статор;
вращающийся ротор.
Назначение ротора – создать в машине магнитное поле необходимое для наведения ЭДС в обмотке статора.
В статоре сделана обмотка, в которой индуцируется посылаемый во внешнюю цепь переменный ток.
В рамке, вращающейся с постоянной скоростью в однородном магнитном поле, возникает наведенная ЭДС, изменяющееся по синусоидальному закону
ε = ε0 sin ωt,
Здесь ε0 = ВSω – амплитуда ЭДС индукции.
Для преобразования напряжения на электростанциях и у потребителей используются трансформаторы.

Трансформатор – это устройство для повышения или понижения переменного напряжения.
Он состоит из двух обмоток, одна из которых называется первичной, а другая – вторичной. Обмотки трансформатора могут быть намотаны параллельно или расположены на общем сердечнике.
Действие трансформатора основано на законе электромагнитной индукции. Магнитный поток, создаваемый током в первичной обмотке, проходит через вторичную обмотку.
Трансформатор может работать только на переменном токе.
Тип трансформатора определяется коэффициентом трансформации, который равен отношению числа витков в первичной катушке к числу витков во вторичной:
k= = = .
При k< 1трансформатор называется повышающим, а при k>1 – понижающим.
Трансформатор применяется не только для повышения или понижения напряжения, но и для передачи электрической энергии на расстояние.
Большую мощность можно передавать либо в виде большого тока, но под малым напряжением, либо в виде малого тока, но при большом напряжении. Для передачи большого тока нужны толстые провода. Гораздо выгоднее передавать электроэнергию в виде малого тока, но под возможно большим напряжением. Поэтому применяют высоковольтные линии передач. Снижение илы тока в n раз снижает потери в n2 раз.